垃圾填埋場(chǎng)土壤修復(fù)治理方案研究
——以寧波市某垃圾填埋場(chǎng)為例

韓正平，張立偉，楊永健

（1.中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院，天津 300074；2.天津生態(tài)城環(huán)保有限公司，天津 300467）

目前，對(duì)已封場(chǎng)的垃圾填埋場(chǎng)和舊垃圾場(chǎng)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)、改造工作是國(guó)家環(huán)境保護(hù)規(guī)劃內(nèi)容的一個(gè)重點(diǎn)，其中對(duì)于填埋場(chǎng)的土壤修復(fù)更是整治改造工作中的重中之重［1］。本研究以寧波市某垃圾填埋場(chǎng)的修復(fù)為對(duì)象，對(duì)該填埋場(chǎng)的土壤修復(fù)進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)研究，在綜合考慮場(chǎng)地實(shí)際條件與修復(fù)目標(biāo)后，結(jié)合不同土壤修復(fù)方案，比較后給出了治理設(shè)計(jì)方案，為該填埋場(chǎng)地塊修復(fù)治理工程的實(shí)施提供了科學(xué)的支持。此舉不僅增加了土地的使用率，而且可以避免垃圾中有害物質(zhì)進(jìn)入地下水污染周?chē)寥涝斐蓳p害，也為我國(guó)同類(lèi)型垃圾填埋場(chǎng)提供了治理經(jīng)驗(yàn)。

1 治理場(chǎng)地土壤情況現(xiàn)狀

污染地土壤修復(fù)包括對(duì)場(chǎng)地土壤的調(diào)查研究和對(duì)土壤進(jìn)行修復(fù)［2］。首先要對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行土壤情況調(diào)研，然后根據(jù)目標(biāo)情況給予相應(yīng)的處理方案。寧波市在2013 年對(duì)該地塊進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)踏勘，并且在2015 年對(duì)整個(gè)場(chǎng)址進(jìn)行了初步的環(huán)境調(diào)查，隨后又對(duì)場(chǎng)址進(jìn)行了加密調(diào)查，結(jié)合這2次的調(diào)查結(jié)果，總結(jié)了治理場(chǎng)地土壤的地形及污染情況。

1.1 目標(biāo)區(qū)域地形與地貌

勘察場(chǎng)地為寧波市某垃圾填埋場(chǎng)，位于寧波市西南郊，距市區(qū)中心僅10 km 左右。場(chǎng)地地貌單元主要為濱海淤積平原，原為奉化江下游彎曲航道，經(jīng)截彎取直，筑壩堵水后，將奉化江改道，利用廢棄后的航道空間作為垃圾填埋場(chǎng)地。場(chǎng)地原標(biāo)高為-10.63～3.04 m，現(xiàn)在地面標(biāo)高為3.16～15.38 m，場(chǎng)地大面積回填有1.40～25.30 m 厚的填土（包括碎石填土、黏性土填土和生活垃圾雜填土）。

1.2 土壤污染現(xiàn)狀調(diào)研

1.2.1 土壤污染情況

場(chǎng)地土壤污染主要由重金屬污染與有機(jī)物污染2 部分組成，其中土壤重金屬污染是土壤污染中的主要問(wèn)題［3］。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，共有25 個(gè)點(diǎn)位發(fā)現(xiàn)土壤超標(biāo)現(xiàn)象，見(jiàn)表1。依據(jù)GB 36600—2018 土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）［4］，土壤超標(biāo)因子主要涉及砷、鎳、銅、鉛、汞、鈹、苯并[a]芘、1，2，3- 三氯丙烷等，見(jiàn)表2。項(xiàng)目無(wú)篩選值因子主要為1，1- 二氯丙烯、順-1，3- 二氯丙烯、反-1，3- 二氯丙烯、4- 異丙基甲苯等。由表1 可知本場(chǎng)地土壤超標(biāo)或無(wú)篩選值因子主要涉及到上述因子中的砷、苯并[a]芘及1，2，3- 三氯丙烷。

表1 場(chǎng)地土壤超標(biāo)情況

重金屬污染深度最深達(dá)到地下14 m 左右，有機(jī)物污染深度最深達(dá)到地下12 m 左右。因此，污染土壤致癌風(fēng)險(xiǎn)超過(guò)可接受水平的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位共25個(gè)，主要污染物為苯并[a]芘、1，2，3- 三氯丙烷、砷，標(biāo)準(zhǔn)限值參考DB 33/T 892—2013 污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則［5］。綜上可知土壤污染情況較嚴(yán)重，且對(duì)人體有害。

表2 部分土壤超標(biāo)因子項(xiàng)目 mg/kg

1.2.2 土壤污染分布及特點(diǎn)

根據(jù)實(shí)地調(diào)查情況，總結(jié)土壤污染分布分區(qū)如圖1 所示，并根據(jù)土壤污染范圍將本場(chǎng)區(qū)分為A、B、C、D 區(qū)。分別為未污染區(qū)、重金屬砷污染、苯并[a]芘污染區(qū)、1，2，3- 三氯丙烷污染區(qū)。由圖1可知重金屬砷污染區(qū)和苯并[a]芘污染區(qū)有重疊區(qū)域，重疊面積約為3.2×104m2。且場(chǎng)地污染土壤厚度大多小于2 m。污染土壤分布面積及土方量見(jiàn)表3。

表3 場(chǎng)地土壤污染分布面積及土方量

結(jié)合以上調(diào)查結(jié)果，可總結(jié)出寧波市該垃圾填埋場(chǎng)場(chǎng)地特點(diǎn)：①各類(lèi)污染嚴(yán)重，呈現(xiàn)多種復(fù)合污染，各區(qū)域差異明顯；②有機(jī)污染以揮發(fā)性污染物苯為主，部分與重金屬污染重疊；③污染深度不大，污染區(qū)域與廠界一致，成塊狀分布；④土壤黏粒含量高，地質(zhì)條件復(fù)雜。

2 場(chǎng)地土壤污染修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)

垃圾填埋場(chǎng)的污染較為嚴(yán)重，且污染情況復(fù)雜，而根據(jù)當(dāng)?shù)匾?guī)劃部門(mén)需求，該場(chǎng)地后期將規(guī)劃為綠地、教育設(shè)施及住宅用地等，因此該場(chǎng)地進(jìn)行修復(fù)治理需要達(dá)到住宅及公共用地標(biāo)準(zhǔn)，消除污染場(chǎng)地對(duì)人體健康的危害，為后續(xù)用地規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)提供條件。在此基礎(chǔ)上提出污染修復(fù)需要達(dá)到的目標(biāo)，并且根據(jù)污染的主要類(lèi)型將其分為重金屬污染修復(fù)與有機(jī)物污染修復(fù)2 部分。本場(chǎng)地按照HJ 25.3—2014 污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則［6］和HJ 25.4—2014 污染場(chǎng)地土壤修復(fù)技術(shù)導(dǎo)則［7］，并結(jié)合浙江省DB 33/T 892—2013［3］確定土壤修復(fù)建議目標(biāo)。具體從土壤重金屬修復(fù)與土壤有機(jī)物修復(fù)兩方面制定標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 土壤重金屬修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)

由調(diào)查數(shù)據(jù)可知，場(chǎng)地重金屬污染源主要為砷，所以將其作為土壤重金屬修復(fù)的主要指標(biāo)。砷作為一種類(lèi)金屬，廣泛存在于大自然中，包括巖石、土壤、水環(huán)境、大氣環(huán)境和動(dòng)植物等各種生物體內(nèi)，土壤中的砷超過(guò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的原因經(jīng)常為巖石自然風(fēng)化、自然沉積造成土壤背景值過(guò)高，因此若單以風(fēng)險(xiǎn)控制值來(lái)作為砷的修復(fù)目標(biāo)值過(guò)于嚴(yán)格。本研究將土壤風(fēng)險(xiǎn)控制值與浙江省住宅及公共用地篩選值進(jìn)行對(duì)照，制定合理的土壤修復(fù)目標(biāo)值如表4 所示。

表4 土壤重金屬修復(fù)建議目標(biāo) mg/kg

2.2 土壤有機(jī)物修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)

土壤有機(jī)污染物為苯并[a]芘，其屬于持久性有機(jī)污染物，在環(huán)境中不易被分解。但本場(chǎng)地屬垃圾填埋造成的土壤污染，而填埋層垃圾因填埋年代久遠(yuǎn)且生活垃圾組成復(fù)雜，無(wú)法判斷其污染來(lái)源，國(guó)內(nèi)外各標(biāo)準(zhǔn)中苯并[a]芘的土壤標(biāo)準(zhǔn)值范圍為0.20～0.66 mg/kg。而1，2，3- 三氯丙烷污染也較為嚴(yán)重，其是一種無(wú)色有強(qiáng)刺激性液體，微溶于水，受熱易分解，具有毒性，必須列入風(fēng)險(xiǎn)控制。因此在結(jié)合浙江省的文件與實(shí)際情況后，給出了土壤有機(jī)物修復(fù)目標(biāo)，見(jiàn)表5。

表5 土壤有機(jī)物修復(fù)建議目標(biāo) mg/kg

3 場(chǎng)地土壤污染修復(fù)體系設(shè)計(jì)

3.1 修復(fù)工程總體框架設(shè)計(jì)

首先需運(yùn)用科學(xué)的方法，綜合考慮該垃圾填埋場(chǎng)的污染情況、修復(fù)目標(biāo)以及土壤修復(fù)技術(shù)，確保修復(fù)后場(chǎng)地的二次開(kāi)發(fā)不受影響。并且要在場(chǎng)地土壤污染調(diào)查、標(biāo)準(zhǔn)制定等工作上，從實(shí)際出發(fā)，充分考慮修復(fù)工時(shí)、修復(fù)效益、修復(fù)工程的環(huán)境影響等因素，分析并篩選切實(shí)有效的修復(fù)方法，因地制宜，選取并制定合適的修復(fù)方案。最后要盡量減少修復(fù)完成后污染物對(duì)未來(lái)環(huán)境的不良影響。因此根據(jù)以上原則，污染場(chǎng)地土壤修復(fù)方案總體框架制定見(jiàn)圖2。

圖2 土壤修復(fù)方案總體框架

3.2 治理方案確定

污染土壤修復(fù)包括異位修復(fù)和原位修復(fù)技術(shù)［8］。2014 年環(huán)保部公布的《污染場(chǎng)地修復(fù)技術(shù)目錄》［9］中，土壤異位修復(fù)技術(shù)包括固化/穩(wěn)定化技術(shù)與化學(xué)氧化/還原技術(shù)，而熱脫附、土壤洗脫、水泥窯協(xié)同處置、土壤阻隔填埋與生物堆等技術(shù)也是常用的技術(shù)。土壤原位修復(fù)技術(shù)則主要由生物通風(fēng)技術(shù)、固化/穩(wěn)定化技術(shù)、原位化學(xué)氧化/還原技術(shù)、土壤植物修復(fù)技術(shù)等組成。結(jié)合各項(xiàng)技術(shù)特點(diǎn)，以及該場(chǎng)地的污染土壤主要目標(biāo)污染物為砷、苯并[a]芘和1，2，3- 三氯丙烷的實(shí)際情況，又因?yàn)樵恍迯?fù)技術(shù)時(shí)間較長(zhǎng)，在不同技術(shù)對(duì)比試驗(yàn)下，優(yōu)先選擇異位修復(fù)技術(shù)。

其中，砷污染土壤可通過(guò)固化/穩(wěn)定化技術(shù)、土壤洗脫技術(shù)、水泥窯協(xié)同處置技術(shù)、土壤阻隔填埋技術(shù)等進(jìn)行修復(fù)治理。由于洗脫技術(shù)會(huì)產(chǎn)生大量污水，水泥窯協(xié)同處置技術(shù)需要污染場(chǎng)地周邊有水泥窯場(chǎng)，土壤阻隔填埋技術(shù)需要污染場(chǎng)地周邊有合適的填埋場(chǎng)，因此最終選擇固化/穩(wěn)定化技術(shù)對(duì)砷污染土壤進(jìn)行修復(fù)治理。

苯并[a]芘和1，2，3- 三氯丙烷污染土壤可借助化學(xué)氧化/還原技術(shù)、熱脫附技術(shù)、水泥窯協(xié)同處置技術(shù)、土壤阻隔填埋技術(shù)、生物堆技術(shù)、多相抽提技術(shù)修復(fù)治理。由于化學(xué)氧化/還原技術(shù)需大量化學(xué)試劑且會(huì)產(chǎn)生污水，水泥窯協(xié)同處置技術(shù)需要污染場(chǎng)地周邊有水泥窯場(chǎng)，土壤阻隔填埋技術(shù)需要污染場(chǎng)地周邊有合適的填埋場(chǎng)，生物堆技術(shù)修復(fù)治理周期較長(zhǎng)，多相抽提技術(shù)主要用于具有LNAPL 相的土壤和地下水復(fù)合污染，因此最終選擇熱脫附技術(shù)對(duì)有機(jī)污染土壤進(jìn)行修復(fù)治理。

4 場(chǎng)地土壤修復(fù)治理方案工藝流程及效益分析

4.1 砷污染土壤修復(fù)治理工藝流程

以固化/穩(wěn)定化技術(shù)對(duì)砷污染土壤進(jìn)行修復(fù)治理為對(duì)象［10］，闡述其工藝流程。主要分為土壤預(yù)處理、土壤攪拌穩(wěn)定化、土壤穩(wěn)定化驗(yàn)收。

土壤預(yù)處理包括土壤的挖掘、運(yùn)輸、粗篩、破碎。挖掘機(jī)現(xiàn)場(chǎng)挖掘土壤直接抓至泥斗車(chē)，由泥斗車(chē)運(yùn)至處理場(chǎng)暫存。暫存土壤由抓斗機(jī)上料至轉(zhuǎn)筒篩進(jìn)行粗篩。粗大塊土壤轉(zhuǎn)輸至破碎設(shè)備，無(wú)法破碎石塊將輸出。細(xì)小顆粒由皮帶輸送至雙軸攪拌器。土壤攪拌穩(wěn)定化即向雙軸攪拌器內(nèi)添加確定量的水、藥劑，攪拌足夠長(zhǎng)時(shí)間后由皮帶輸出至潔凈土壤暫存地，在暫存地進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)。土壤穩(wěn)定化驗(yàn)收就是抽查土壤暫存地穩(wěn)定化產(chǎn)物，按照HJ/T 299—2007 固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法［11］進(jìn)行檢測(cè)，重金屬浸出濃度低于地下水Ⅲ類(lèi)水質(zhì)指標(biāo)限值即為合格，合格的土壤將作為路基材料，應(yīng)用于路基建設(shè)。若不合格，則根據(jù)含量高低摻合到篩分污染土壤進(jìn)行再次穩(wěn)定化，工藝流程見(jiàn)圖3。按此步驟可將土壤重金屬污染去除。

圖3 固化/穩(wěn)定化修復(fù)工藝流程

4.2 有機(jī)物污染土壤修復(fù)治理工藝流程

有機(jī)污染物（主要為苯并[a]芘和1，2，3- 三氯丙烷） 污染土壤挖掘后，經(jīng)過(guò)破碎和篩分，分選出的大于5 cm 污染土重新破碎，小于5 cm 的污染土進(jìn)入暫存區(qū)暫存，在其中與處理后的土壤混合，調(diào)節(jié)含水率小于25%后進(jìn)入合金回轉(zhuǎn)干燥器。處理完畢的土壤經(jīng)加濕器降溫后回填或作為土壤水分調(diào)理劑與污染土壤混合。回轉(zhuǎn)干燥器產(chǎn)生的有機(jī)廢氣，經(jīng)旋風(fēng)除塵器后，通過(guò)焚燒器，將有機(jī)廢氣轉(zhuǎn)化為CO2、H2O 和HCl。再依次經(jīng)過(guò)冷卻塔、中和反應(yīng)器和布袋除塵器，最終達(dá)標(biāo)排放。技術(shù)路線如圖4 所示。經(jīng)此處理有機(jī)物污染可被有效治理。

圖4 有機(jī)污染土壤修復(fù)治理工藝流程

4.3 場(chǎng)地土壤修復(fù)效益評(píng)估

通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法，以DB 33/T 892—2013 浙江省污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則中居住用地標(biāo)準(zhǔn)的土壤風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估篩選值為標(biāo)準(zhǔn)，與治理土壤結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，可認(rèn)為按照本設(shè)計(jì)的土壤修復(fù)體系進(jìn)行治理，可使土壤中重金屬污染（主要為砷） 及有機(jī)物污染（主要為苯并[a]芘和1，2，3-三氯丙烷） 的問(wèn)題得到解決，其中砷污染降至20 mg/kg 以下，苯并[a]芘和1，2，3-三氯丙烷污染對(duì)應(yīng)的修復(fù)值分別可降到0.2 mg/kg 和0.05 mg/kg，實(shí)施修復(fù)方案后，對(duì)多監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估，超標(biāo)項(xiàng)目預(yù)估檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表6，取10 點(diǎn)位作為評(píng)估對(duì)象，對(duì)比修復(fù)目標(biāo)可知修復(fù)結(jié)果符合文件規(guī)定。

污染土壤修復(fù)效益由直接效益和間接效益2 部分構(gòu)成，土壤修復(fù)后的場(chǎng)地可用作居住用地與商業(yè)用地，由于該地位于市區(qū)，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。同時(shí)，工程竣工后將處理處置3.0×106t 生活垃圾及污染土、1.5×106t建筑垃圾渣土，可徹底解決污染土壤對(duì)當(dāng)?shù)睾恿魉|(zhì)的威脅，對(duì)河流下游的水源地及場(chǎng)地周?chē)叵滤鸬揭欢ǖ谋Ｗo(hù)作用，并可逐步恢復(fù)已被破壞的堆放地周邊的生態(tài)環(huán)境。本工程的土壤修復(fù)效益是顯著的。

表6 主要污染物治理后評(píng)估檢測(cè)結(jié)果 mg/kg

5 結(jié)論

本研究以寧波某填埋場(chǎng)的土壤修復(fù)為例，從實(shí)際情況入手，結(jié)合場(chǎng)地土壤的污染特點(diǎn)，根據(jù)規(guī)劃要求，提出了相應(yīng)的修復(fù)指標(biāo)與修復(fù)方案，并對(duì)其具體流程與手段進(jìn)行了探討，在此基礎(chǔ)上給出了關(guān)于重金屬污染和有機(jī)物污染土壤的工藝流程，并分析了潛在的經(jīng)濟(jì)效益，為解決舊垃圾填埋場(chǎng)的土壤污染問(wèn)題提供了理論與實(shí)踐支撐，具有重要的實(shí)用價(jià)值。

本研究的創(chuàng)新點(diǎn)主要有：①在土壤修復(fù)方案的制定中，研究對(duì)象為垃圾填埋場(chǎng)，本研究給出了此類(lèi)場(chǎng)地土壤修復(fù)的詳盡方案，對(duì)同類(lèi)型場(chǎng)地土壤修復(fù)工作具有參考價(jià)值。②在土壤修復(fù)過(guò)程中采用重金屬、有機(jī)物污染雙治理，針對(duì)不同污染物采取不同的解決方案，并進(jìn)行方法間的橫向比較，得出了一套有效且節(jié)約資源的修復(fù)方案。